好氧/厌氧污泥启动MFC的产电效能及微生物群落动态特征

发布时间：2025-05-13 02:51

　　随着人口的增长和工业的发展，人类对能源的依赖和需求与日俱增。我国水资源分布不均，水体环境总体质量日益恶化，加剧了水资源的匮乏。在此背景下，探索环保型新能源已经成为大势所趋。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）技术是一种在电化学技术基础上发展起来的，以微生物为催化剂将储存在有机物中的化学能转变为电能的装置，可提供高效、清洁、可靠的能源，能够有效解决能源危机与水资源短缺。然而，目前MFC普遍存在启动速度慢、产电效率低、产电微生物群落认识不清等实际问题，这些问题的解决将能够极大地促进人们对MFC的认识和应用。 为此，本研究构建了单室空气阴极MFC，分别利用好氧污泥、厌氧污泥以及好氧-厌氧混合污泥启动MFC，以探讨MFC的快速启动和高效运行条件，并揭示MFC启动和运行过程中的微生物群落动态特征。 结果表明，混合污泥为种泥的MFC启动速度最快，可以在200h完成启动过程，同时，混合污泥启动的MFC功率密度最大，为11.15W/m3。与之相比，好氧污泥启动MFC需要300h，厌氧污泥为底物的MFC启动850h；好氧污泥启动的MFC最高功率密度为8.04W/m3，厌...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 能源危机及新能源探索
        1.1.2 水污染问题
    1.2 微生物燃料电池技术
        1.2.1 MFC 的发展历史
        1.2.2 MFC 的应用
        1.2.3 MFC 的前景
    1.3 应用不同污泥启动 MFC 的研究
    1.4 本课题的研究内容
    1.5 本课题的研究意义
2 材料与方法
    2.1 MFC 的启动
        2.1.1 MFC 构造
        2.1.2 种泥组成
        2.1.3 乳酸人工模拟废水组成
        2.1.4 反应器的启动
    2.2 产电性能评价指标测定
        2.2.1 电压监测
        2.2.2 极化曲线测定
        2.2.3 伏安特性曲线测定
    2.3 MFC 的微生物群落结构动态学特征
        2.3.1 电镜扫描
        2.3.2 变性梯度凝胶电泳分析
    2.4 高通量测序
        2.4.1 物种注释
        2.4.2 样品复杂度分析
        2.4.3 多样性比较分析
3 不同污泥启动单室 MFC 的产电特性
    3.1 MFC 的产电特性
        3.1.1 MFC 的电压
        3.1.2 MFC 的极化曲线
        3.1.3 MFC 的伏安特性曲线
    3.2 讨论
    3.3 小结
4 不同污泥启动 MFC 的微生物群落动态学特征
    4.1 微生物形态
    4.2 变性梯度凝胶电泳分析
        4.2.1 好氧和厌氧污泥启动 MFC 过程分析
        4.2.2 混合污泥
    4.3 高通量测序
        4.3.1 好氧和厌氧污泥启动 MFC 分析
        4.3.2 混合污泥启动 MFC 群落组成分析
    4.4 讨论
    4.5 小结
5 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 尚存在的问题及建议
参考文献
致谢



本文编号：4045625